MAÎTRISE DES RISQUES NATURELS RISQUE SISMIQUE ET MODELISATION Philippe BISCH

Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable MAÎTRISE DES RISQUES NATURELS RISQUE SISMIQUE ET MODELISATION Philippe BISCH Atelier 6 - Mercredi 26 juin

SOMMAIRE LE RISQUE SISMIQUE L ALEA LA VULNERABILITE LA MAÎTRISE DU RISQUE SISMIQUE LES BÂTIMENTS NOUVEAUX LES BÂTIMENTS EXISTANTS CONCLUSIONS / MODELISATION Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 2

LE RISQUE SISMIQUE 3 À 4 MILLIONS DE MORTS AU COURS DU XXÈME SIÈCLE DATE EPICENTRE MORTS MAGNITUDE 1976 07 27 2010 01 12 2004 12 26 1920 12 16 1923 09 01 1948 10 05 TANGSHAN, CHINE 39,6N 118,0E >> 255 000 7,5 HAÏTI 18,27N 72,32O > 230 000 7,0 SUMATRA 3,30N 95,87E 227 898 9,1 HAIYUAN, NINGXIA (NING-HSIA), CHINE 36,5N 105,7E 200 000 7,8 KANTO (KWANTO) JAPON 35,3N 139,5E 142 800 7,9 ASHGABAT (ASHKHABAD) TURKMENISTAN 37,95N 58,32E 110 000 7,3 Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 3

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LES 10 CATASTROPES NATURELLES AYANT COUTE LE PLUS CHER (ORIGINE MSN) 1. SÉISME DE TŌHOKU / TSUNAMI - JAPON (2011) 2. OURAGAN KATRINA (2005) 3. SÉISME DE KOBÉ - JAPON (1995) 4. SÉISME DE SICHUAN CHINE (2008) 5. INONDATIONS EN THAÏLANDE (2011) 6. OURAGAN IKE (2008) 7. SÉISME DE NORTHRIDGE - USA (1994) 8. SÉISME DU CHILI (2010) 9. INONDATIONS EN CHINE ((1998) 10.SÉISME DE CHUET SU JAPON (2004) Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 5

LE RISQUE EST LIÉ : À L ALÉA, À L URBANISATION, À LA QUALITÉ DES CONSTRUCTIONS (VULNÉRABILITÉ) AUX CONSEQUENCES DES DOMMAGES. CE N EST PAS LE SEISME QUI TUE, C EST LA CONSTRUCTION EXEMPLES : NOUVELLE-GUINÉE (2000, M=8) : 2 MORTS CHILI (2010, M=8,8), TŌHOKU (2011, M=9) : LES MORTS ET LA PLUPART DES DESTRUCTIONS SONT DUS AU TSUNAMI, PAS AUX EFFETS DIRECTS DU SÉISME CONSTAT : LE RISQUE AUGMENTE AU FIL DU TEMPS, AVEC UNE URBANISATION CROISSANTE DANS LES REGIONS OÙ L ALEA EST LE PLUS FORT Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 7

L ALEA L énergie libérée par un séisme est mesurée par la MAGNITUDE (amplitude des ondes à distance de l épicentre) Exemples SEISME ANNEE MAGNITUDE ENERGIE (MJ) CHILI 1960 8,8 3,4 10 11 HAUT ASSAM 1950 8,6 2,0 10 11 ALASKA 1964 8,3 7,1 10 10 MEXICO 1957 7,9 1,8 10 10 SKOPJE 1963 6,0 2,5 10 7 AGADIR 1960 5,9 1,8 10 7 Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 8

DESCRIPTION MAGNITUDE EFFETS FRÉQUENCE MICRO MOINS DE 2,0 MICRO TREMBLEMENT DE TERRE, NON RESSENTI. 8 000 PAR JOUR TRÈS MINEUR 2,0 À 2,9 GÉNÉRALEMENT NON RESSENTI MAIS DÉTECTÉ/ENREGISTRÉ. 1 000 PAR JOUR MINEUR 3,0 À 3,9 SOUVENT RESSENTI MAIS CAUSANT RAREMENT DES DOMMAGES. 49 000 PAR AN LÉGER 4,0 À 4,9 SECOUSSES NOTABLES D'OBJETS À L'INTÉRIEUR DES MAISONS, BRUITS 6 200 PAR AN D'ENTRECHOQUEMENT. DOMMAGES IMPORTANTS PEU COMMUNS. MODÉRÉ 5,0 À 5,9 PEUT CAUSER DES DOMMAGES MAJEURS À DES ÉDIFICES MAL CONÇUS DANS DES ZONES RESTREINTES. CAUSE DE LÉGERS DOMMAGES AUX ÉDIFICES BIEN CONSTRUITS. 800 PAR AN FORT 6,0 À 6,9 PEUT ÊTRE DESTRUCTEUR DANS DES ZONES ALLANT JUSQU'À 180 KILOMÈTRES À LA RONDE SI ELLES SONT PEUPLÉES. 120 PAR AN MAJEUR 7,0 À 7,9 PEUT PROVOQUER DES DOMMAGES SÉVÈRES DANS DES ZONES PLUS VASTES. 18 PAR AN IMPORTANT 8,0 À 8,9 PEUT CAUSER DES DOMMAGES SÉRIEUX DANS DES ZONES À DES CENTAINES DE KILOMÈTRES À LA RONDE. 1 PAR AN EXCEPTIONNEL 9,0 ET PLUS DÉVASTE DES ZONES DE PLUSIEURS MILLIERS DE KILOMÈTRES À LA RONDE. 1 TOUS LES 20 ANS (origine Wikipedia) Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 9

Origine: Wikipedia Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 10

L ALÉA SUR UN SITE DONNÉ DÉPEND notamment : de la magnitude, de la distance, des effets de site. Exemples : Mexico: épicentres lointains, mais effets de site dominants. Agadir (1960, M=5,7), Haïti (2010, M=7,0) : magnitudes modérées, mais foyers très proches. Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 11

MOUVEMENT SISMIQUE SUR UN SITE EXEMPLE : TROIS COMPOSANTES DU SÉISME DE SANTA CRUZ (CALIFORNIE) ENREGISTRÉES EN FRANCE LE 17 OCTOBRE 1989 a g et spectre (dépendant du sol) Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 12

LES EFFETS DU SÉISME LA VULNERABILITE Effets directs o endommagement des structures, o liquéfaction des sols, o rupture de soutènements Effets indirects o glissements de terrain, o tsunamis, o incendies, o accidents industriels, o etc. Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 13

EFFETS REPÉRÉS PAR UNE ÉCHELLE D INTENSITÉ Elle permet d'exprimer le degré de sévérité du séisme en un lieu donné, généralement une ville En Europe, échelle EMS98 à 12 degrés basée sur : la typologie des bâtiments la description des dommages les effets sur les humains les effets sur les objets les effets sur la nature Niveau I. Secousse imperceptible Niveau XII. Catastrophe généralisée Degré 4 Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 14

LA VULNÉRABILITÉ DES VILLES EVALUÉE SUR LA BASE DE : l aléa global à l échelle de la ville les effets de site (très locaux) microzonage la vulnérabilité des bâtiments l évaluation des victimes LE BILAN S ÉTABLIT EN : nombre de victimes besoins en sécurité civile impact économique Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 15

L évaluation de la vulnérabilité se fait par quartier, sur la base de pré-diagnostics Type Commentaire / référence doc / annexe photo/ annexe schéma / annexe plan 1 IMPLANTATION DANS L ENVIRONNEMENT 1.1 Conditions de sol Caractérisation du sol Rocher Alluvions Fia b Fa v 5 Plans d armatures Références plans existants Références plans reconstitués 6 Plans de charge Références plans existants Références plans reconstitués 7 Fondations Sable Sol rapporté Ancien marais/décharge Autre Plans de fondation Références plans existants Références plans reconstitués Superficielles Radier Semelles isolées Semelles filantes Présence de longrines Semi profondes (puits) Étude de sol Classes Eurocode 8 A B C D E - S1 - S2 1.2 Interaction avec les constructions Bâtiments proches Profondes (pieux) 8 Technique de construction ructure porteuse verticale Voile béton banché (préciser si coffrage tunnel) Ossature portique BA + remplissage (dimension des poteaux) Système mixte portique-voile Joints entre bâtiments Système poteau-dalle Maçonnerie porteuse chaînée 1.3 Implantation Risque effet de site Maçonnerie armée Ossature charpente métallique Proximité rupture pente D<2H Pente >40% Ossature charpente bois Autre Dispositions constructives favorables dispositions constructives apportant une réserve de ductilité importante, ou toute autre disposition jugée favorable pour le comportement de l ouvrage Présence de failles Dispositions constructives défavorables défauts génériques rencontrés (ex : enrobage insuffisant, absence de chaînage ) Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 16

LES CONSEQUENCES L APPRÉCIATION DES CONSÉQUENCES D UN SÉISME DÉPENDENT : DE L OCCUPATION (EN NOMBRE DE PERSONNES) DES CONSTRUCTIONS DES CONSÉQUENCES EXTÉRIEURES POUR LES PERSONNES ET L ENVIRONNEMENT (ICPE) DES SCENARII DE PROTECTION CIVILE Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 17

Importance de la sécurité civile Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 18

LA MAÎTRISE DU RISQUE SISMIQUE ALEA SISMIQUE VULNERABILITE DES CONSTRUCTIONS CONSEQUENCES DE LA DEFAILLANCE ZONAGE SISMIQUE CONCEPTION PARASISMIQUE RISQUE NORMAL RISQUE SPECIAL Réglementation Choix du Mouv Normes Modulation De l aléa Réglementations spéciales Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 19

LA VULNERABILITE DES BÂTIMENTS Ordre de grandeur des probabilités annuelles de ruine : bâtiment non parasismique : 2 10-4 bâtiment parasismique : 5 10-6 Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 20

LES BÂTIMENTS NOUVEAUX Dans de nombreux pays comme la France, la réglementation impose le respect des normes parasismiques L APPROCHE EST NORMATIVE : o la réglementation définit l aléa o la réglementation définit un coefficient d importance en fonction des conséquences des dommages structuraux o la norme contrôle la vulnérabilité Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 21

LA DÉMARCHE DES NORMES EST BASÉE SUR LES COMPORTEMENTS PHYSIQUES Robustesse de la conception Modélisation du comportement dynamique de la structure Localisation des zones susceptibles de subir des comportements post-élastiques Ductilité des éléments «critiques» Bonne conception de détail Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 22

LES BÂTIMENTS EXISTANTS RELATION ENTRE RISQUE INDIVIDUEL ANNUEL RF ET FACTEUR DE CONFORMITÉ α Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 24

OPTIMISATION SOCIO-ÉCONOMIQUE Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 25

EN CONCLUSION LA PROTECTION CONTRE LES SÉISMES FAIT APPEL À UNE MULTITUDE DE MODÈLES DE NATURES EXTRÊMEMENT DIVERSES : mécaniques pour le mécanisme au foyer et la propagation des ondes probabilistes pour la définition de l aléa mécaniques et expérimentation pour le comportement des sites et des sols mécaniques et expérimentation pour le comportement des structures observation et modèles mécaniques pour la vulnérabilité des constructions probabilistes pour le risque exposé par les personnes ou les biens sociologiques pour le comportement des personnes sociologiques et économiques pour l acceptation du risque analyse multicritères organisationnels pour la sécurité civile Forum TERATEC 2013 Modélisation et simulation au service de la ville durable 26